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Elucidation of host and viral factors related to the clearance of rubella virus from the human body

Research Project

Project/Area Number 21K10432
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 58020:Hygiene and public health-related: including laboratory approach
Research InstitutionOsaka Institute of Public Health

Principal Investigator

上林 大起  地方独立行政法人 大阪健康安全基盤研究所, 微生物部, 主任研究員 (50622560)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 本村 和嗣  地方独立行政法人 大阪健康安全基盤研究所, 公衆衛生部, 部長 (60450558)
倉田 貴子  地方独立行政法人 大阪健康安全基盤研究所, 微生物部, 主幹研究員 (70435890)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords風疹ウイルス / 病原体-宿主相互作用 / ヒト胎盤絨毛癌細胞 / CRISPR-Cas9 / スフィンゴミエリン合成酵素1 / ヒトモノクローナル抗体 / 蛍光活性化セルソーティング / Ecobody技術 / 風疹 / 再感染 / ウイルスRNA / 感染性ウイルス / 風疹ワクチン / 中和抗体 / 液性免疫 / IgM抗体 / IgG抗体 / クリアランス / ウイルス血症(viremia) / 抗体医薬品 / 風しんウイルス / 細胞性免疫 / ウイルス血症 / サイトカイン
Outline of Research at the Start

本研究では、成人風疹(adult rubella)・先天性風疹症候群(congenital rubella syndrome)症例から得られた臨床検体並びに分離株を使用し、風疹ウイルス(rubella virus)の感染者体内からの風疹ウイルスの排除、並びに、先天性風疹症候群症例における持続感染を規定する宿主因子並びに病原因子を明らかにすることを目的とする。上記を解明し、ウイルス血症からの胎盤組織を含めた全身感染、並びに、先天性風疹症候群の発生を確実に防ぐ宿主免疫とその指標を明確化したい。同時に、より効果的なワクチンや抗体医薬などの新規治療法開発に繋がる知見を得ることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

【風疹ウイルスの感染/複製制御機構の解明】以下の解析から、風疹ウイルス(RuV)の感受性を規定する因子として、スフィンゴミエリン合成酵素1(SMS1)を同定した(Yagi et al., iScience. 2023)。
RuVの感染/複製制御機構に関する洞察を得るため、ヒト胎盤絨毛癌細胞(JAR細胞)を使用し、CRISPR-Cas9システムによる機能喪失スクリーニングを実施した。その結果、スフィンゴミエリン合成酵素1(SMS1)が、RuVの感染/複製を制御する可能性のある宿主因子に挙げられた。SMS1の遺伝子ノックアウトにより、JAR細胞のRuVに対する感受性が失われた。その失われた感受性は、SMS1の再導入により回復した。病原体(RuV)-宿主相互作用の一端を明らかにできた。
【風疹ワクチンによって誘導される抗体のパネル化とエピトープの決定】
シングルB細胞から抗体遺伝子を取得し、試験管内で発現した抗体を迅速に評価するEcobody技術を活用して、風疹ワクチンを接種したボランティアより提供された血液から、RuVを中和するヒトモノクローナル抗体の取得を試みた。10名のボランティアの血液検体から、RuVに反応するメモリーB細胞を選別し、一細胞RT-PCRによる抗体遺伝子の取得、試験管内Fab作製、結合評価によって、反応性の抗体を同定した。再構成したフルボディをリコンビナント抗体として作成して性能を評価した結果、2つのクローンが中和活性を示し、これらがRuVのエンベロープタンパク質E1に結合することが確認された(大内, 上林ら、第46回日本分子生物学会年会、第2回日本抗体学会学術大会、2023)。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

先行研究「風疹ウイルス感染並びに風疹発症を許容する宿主免疫についての解析(18K17367)」に遅れが生じた。当初の目的を達成するため研究期間を延長して課題の解決に努めた。本研究の遂行に十分な時間がとれず遅延が生じた。

Strategy for Future Research Activity

【風疹ウイルスの体内からの排除に関連する免疫因子の解析】患者血清や末梢血単核球を使用し、サイトカイン類の誘導量を蛋白質・mRNAの発現解析で評価する。特にTH subset(TH1, TH2, TH17, Treg)活性の優位性を明確にするためinterleukin-2, 4, 5, 6, 10, 13, 19, 17, 21, 22, TNFα, TGFβ, IFNγの誘導量を市販のELISAキットやReal-time RT-PCR法にて測定する。また、末梢血単核球について、Flowcytometryを用いてTH1(CD4+, IFNγ+), Th2(CD4+IL4+), TH17(CD4+IL17+), Treg(CD4+CD25+FOXP3+)の存在比を明らかにする。上記により風疹ウイルスの体内からの排除の過程での細胞性免疫(TH1)又は液性免疫(TH2)の優位性、免疫応答のバランスを明らかにする。
【風疹ウイルス E1領域の準種解析】風疹ウイルスの抗原性に関与するE1領域を対象に次世代シーケンサーを用いた準種解析を行う。風疹ウイルスゲノムのレパートリーと存在比率を明らかにし、免疫学的圧力の存在下、非存在下での多様性の程度を明らかにする。
【風疹ワクチンによって誘導される抗体のパネル化とエピトープの決定】ヒト血液から網羅的に抗原に反応する抗体を作製しパネル化する。その中から、中和活性等を持つ機能性抗体を探索する。ワクチンが効果を発揮できない免疫学的弱者における感染防御や妊婦の予防的並びに急性感染の治療に使用できる抗体医薬品の開発に繋がる知見を得る。
【Single-Cell RNA Sequencing/RNA Sequencing技術を用いた風疹患者/先天性風疹症候群患者の免疫反応の可視化】Single-Cell RNA Sequencing技術を用いて、風疹患者(Breakthrough Infection患者を含む)における免疫反応を単一細胞レベルで明らかにする。また、Breakthrough Infection症例におけるTCRとBCRのレパトア解析を実施したい。加えて、先天性風疹症候群患者の宿主免疫応答をbulk RNA Sequencing技術を用いて明らかにしたい。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (16 results) (of which Peer Reviewed: 16 results,  Open Access: 12 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Achieving measles elimination and emerging modified measles: Longitudinal measles epidemiology from 1982 to 2021 in Osaka Prefecture, Japan2024

    • Author(s)
      Kurata Takako、Kaida Yuko、Kanbayashi Daiki、Motomura Kazushi
    • Journal Title

      Vaccine

      Volume: 42 Issue: 2 Pages: 271-286

    • DOI

      10.1016/j.vaccine.2023.12.004

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    • Author(s)
      NISHIMOTO Nagisa、SAKAI Ryota、OUME Masataka、UEYAMA Hirokazu、KAKISHITA Yui、HAMA Hirotaka、WAKAHARA Ryohei、NISHIMURA Akira、KANBAYASHI Daiki、NAKATA Keiko、IMAMURA Takuji
    • Journal Title

      Kansenshogaku Zasshi

      Volume: 97 Issue: 2 Pages: 47-51

    • DOI

      10.11150/kansenshogakuzasshi.e22028

    • ISSN
      0387-5911, 1884-569X
    • Year and Date
      2023-03-20
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      Yagi Mayuko、Hama Minami、Ichii Sayaka、Nakashima Yurie、Kanbayashi Daiki、Kurata Takako、Yusa Kosuke、Komano Jun
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 26 Issue: 11 Pages: 108267-108267

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.108267

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      上林 大起 倉田 貴子 改田 厚 久保 英幸 山元 誠司 江川 和孝 平井 有紀 岡田 和真 改田 祐子 池森 亮 弓指 孝博 森 治代 本村 和嗣 山地 良彦 西野 裕香 伊藤 文美 齊藤 武志 大森 亮介 生田 和良
    • Journal Title

      病原微生物検出情報月報

      Volume: 44 Pages: 51-53

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    • Journal Title

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      Volume: 44 Pages: 50-51

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      阪野文哉 , 川畑拓也 , 浜みなみ , 青山幾子 , 倉田貴子 , 上林大起 , 池森亮 , 改田祐子 , 森治代
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      病原微生物検出情報月報

      Volume: 44 Pages: 38-39

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      倉田貴子 上林大起 柿本健作 阿部仁一郎 入谷展弘 本村和嗣 福島俊也 宮本妙子 東山佳代 西野裕香 坂 本愛 大槻紀之
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      病原微生物検出情報月報

      Volume: 44 Pages: 138-139

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      駒込理佳 池田陽子 斎藤望 柏原尚子 石川莉々子 阿部櫻子 齋藤明日美 青木恵美子 中澤景子 富岡恭子 竹内美夏 中西希代子 長谷川道弥 長島真美 鈴木理恵子 櫻木淳一 加藤美和子 昆美也子 小橋奈緒 倉本 早苗 桜井麻衣子 小野田伊佐子 長岡宏美 諏訪優希 齋藤典子 矢野拓弥 改田祐子 上林大起 他
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      病原微生物検出情報月報

      Volume: 44 Pages: 140-142

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    • Author(s)
      Kanbayashi Daiki、Kurata Takako、Kaida Atsushi、Kubo Hideyuki、Yamamoto Seiji P.、Egawa Kazutaka、Hirai Yuki、Okada Kazuma、Kaida Yuko、Ikemori Ryo、Yumisashi Takahiro、Ito Ayami、Saito Takeshi、Yamaji Yoshihiko、Nishino Yuka、Omori Ryosuke、Mori Haruyo、Motomura Kazushi、Ikuta Kazuyoshi
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      Journal of Clinical Virology

      Volume: 160 Pages: 105377-105377

    • DOI

      10.1016/j.jcv.2022.105377

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      Kaida Yuko、Kanbayashi Daiki、Kurata Takako、Mori Haruyo
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      Journal of Medical Virology

      Volume: 95 Issue: 3

    • DOI

      10.1002/jmv.28593

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      Someya Kenji、Okemoto‐Nakamura Yuko、Kurata Takako、Kanbayashi Daiki、Saito Noriko、Itamochi Masae、Otsuki Noriyuki、Hanada Kentaro、Takeda Makoto
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      Microbiology and Immunology

      Volume: 67 Issue: 3 Pages: 166-170

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      10.1111/1348-0421.13047

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      上林大起 倉田貴子 改田 厚 久保英幸 山元誠司 江川和孝 平井有紀  岡田和真 改田祐子 池 森 亮 弓指孝博 森 治代 本村和嗣 山地良彦 西野裕香 伊藤文美 齊藤武志 大森亮介 生田和良
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      病原微生物検出情報(IASR)

      Volume: 44 Pages: 51-53

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      駒林賢一 青木洋子 佐藤重紀 齋藤典子 諏訪優希 板持雅恵 改田祐子 上林大起 倉田貴子 上田 豊 眞榮城徳之 森 嘉生 永井美智 大槻紀之 梁 明秀
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      病原微生物検出情報(IASR)

      Volume: 44 Pages: 50-51

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    • Author(s)
      Kurata Takako、Miyama Takeshi、Kanbayashi Daiki、Kaida Yuko、Aoyama Ikuko、Ikemori Ryo、Banno Fumiya、Kawahata Takuya、Mori Haruyo、Motomura Kazushi
    • Journal Title

      Vaccine

      Volume: 40 Issue: 46 Pages: 6581-6588

    • DOI

      10.1016/j.vaccine.2022.07.025

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    • Author(s)
      Kurata Takako、Kanbayashi Daiki、Komano Jun、Motomura Kazushi
    • Journal Title

      Microbiology and Immunology

      Volume: 65 Issue: 7 Pages: 265-272

    • DOI

      10.1111/1348-0421.12891

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      Volume: 42 Pages: 184-185

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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